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Evolutionary Variational Optimization for Probabilistic Unsupervised Learning
Get PDFProbabilistic generative modeling is a powerful machine learning paradigm suitable for a variety of tasks, such as missing value estimation, denoising, clustering, outlier detection, or compression. A key factor determining the efficiency and effectiveness of algorithms based on generative models is the internally used approximate inference scheme. This work focuses on inference and learning in generative models with binary latents and studies a novel approach that combines variational optimization of truncated posteriors with evolutionary algorithms. As a distinction to related Gaussian and factored (a.k.a., mean field) variational approximations, the use of truncated variational distributions allows for flexible adaptation to complex posterior landscapes with multiple modes and correlations. Through the application of evolutionary algorithms as integral part of the variational optimization scheme, the approach becomes generically applicable without the need for model-specific analytical derivations (‘black box’ inference). Distinctions to related ‘black box’ inference schemes include that the approach studied here does neither involve sampling approximations nor gradient-based optimization of variational parameters, thereby circumventing auxiliary mechanisms such as continuous relaxations of discrete distributions and variance reduction techniques required by stochastic gradient estimators. Compared to previous truncated variational approximation schemes, the approach studied has the distinguishing feature of guaranteeing a monotonic increase of a log-likelihood lower bound. The studies presented in this thesis consider applications of the novel evolutionary variational optimization to a variety of data models with a wide range of characteristics, including: binary and binary-continuous priors, binary and continuous noise models, shallow and deep model architectures, linear and non-linear latent interaction models including learnable and non-learnable non-linearities, and global and latent-specific variance encodings. When studying deep generative models, the evolutionary variational optimization is combined with automatic differentiation tools for model parameter optimization, thereby demonstrating the suitability of the investigated approach for ‘black box’ learning and inference. The numerical experiments presented focus on image patch modeling and provide extensive performance evaluations using established denoising and inpainting benchmarks that allow for comparison to a broad range of related methods. These investigations reveal that evolutionary variational optimization of expressive data models such as spike-and-slab sparse coding or variational autoencoders results in competitive performances in benchmark settings with only a single noisy image available for training. Analyses of the learned data representations show that the models use comparably sparse encodings in theses cases. Experiments with SARS-CoV-2 microscopy imaging data illustrate potential contributions that the developed methods may deliver in applications, for instance, possibly improving visualization of image details to potentially ease image interpretation. In general, this work highlights the importance of effective procedures for learning and inference in generative models, and opens the door to a variety of possible future research directions
Kunstberichte als kultur- und pressepolitisches Herrschaftsinstrument im NS: Untersuchung der Berichterstattung zur „Großen Deutschen Kunstausstellung“ in München von 1937 bis 1943 in der „Frankfurter Zeitung und Handelsblatt“
Get PDFDie Arbeit befasst sich mit den sogenannten Kunstberichten über die „Große Deutsche Kunstausstellung“ in München, die zwischen 1937 und 1944 jährlich im „Haus der deutschen Kunst“ stattfand. Dort sollte exemplarisch die neue deutsche Kunst des NS-Staates präsentiert werden. In Folge dessen waren die Texte darüber in den Feuilletons zentral. Ihre Aufgabe war es, die Bevölkerung im Sinne einer völkischen Identität zu erziehen und somit vor allem die rassistischen Grundlagen des NS zu vermitteln. Vor allem die Texte der relativ liberalen Tageszeitung „Frankfurter Zeitung und Handelsblatt“ sind vor diesem Hintergrund Gegenstand der Arbeit, die anhand einer diskursanalytisch informierten, qualitativen Inhaltsanalyse untersucht werden
"Vom VW-Abgasskandal zur Stickstoffproblematik": ein Experimentalsetting (nicht nur) für den Chemieunterricht = "From Dieselgate to nitrogen": an experimental setting (not only) for chemistry education
No full textStickstoff ist ein überlebenswichtiges Element – in Verbindung mit anderen Elementen istes Grundlage für pflanzliche und tierische Lebensformen, beispielsweise als Bestandteil von Proteinen und En-zymen. Durch anthropogene Einflüsse wurde der Stickstoffkreislauf jedoch maßgeblich destabilisiert, wodurchRisiken für erhebliche Folgen auf Mensch und Umwelt entstehen. Eine Ursache des übermäßigen Eintrags re-aktiver Stickstoffverbindungen in die Umwelt sind Verbrennungsprozesse im Verkehr und in der Industrie, wo-durch hohe Stickoxidbelastungen insbesondere in städtischen und verkehrsreichen Gebieten auftreten. DieChemie liefert mit dem SCR-Verfahren zur Reduzierung der Stickoxidemissionen eine Lçsung, welche jedochvon mehreren Automobilherstellern manipuliert wurde. In diesem Beitrag wird unter dem Kontext des VW-Abgasskandals anhand innovativer Experimente dargestellt, wie die Stickstoffproblematik Einzug in die schuli-sche Bildung erhalten kann
Einfluss des hydrostatischen Druckes auf die funktionelle Schweregradbeurteilung von Koronarstenosen mittels „instantaneous wave-free ratio“ (iFR) und fraktioneller Flussreserve (FFR)
Get PDFIm Rahmen dieser Studie konnten wir erstmals relevante Höhenunterschiede zwischen den verschiedenen Koronararterien in Rückenlage quantifizieren und einen relevanten Einfluss des hydrostatschen Druckes auf die Ergebnisse intrakoronarer Druckmessungen nachweisen. Die Kombination dieser beiden Studienergebnisse deckt einen systematischen Fehler intrakoronarer Druckmessungen auf, der zwar physikalisch zu erwarten war, aber bislang nicht berücksichtigt wurde: die funktionelle Signifikanz von Koronarstenosen wird dadurch im RIVA und RIVP systematisch überbewertet und im RCX und RPLA der RCA systematisch unterbewertet. Der gemessene distale Koronararteriendruck ist letztlich ungenau, sofern der hydrostatische Druck nicht berücksichtigt wird. Somit erscheint eine Implementierung eines Korrekturfaktors in den Algorithmus zur Kalkulation der iFR und FFR notwendig, um die Genauigkeit intrakoronarer Druckmessungen und damit die klinische Versorgung der Patienten zu verbessern. Alternativ könnten die Grenzwerte für die funktionelle Signifikanz von Koronarstenosen reevaluiert und gefäßspezifisch angepasst werden. Bis dahin sollten interventionelle Kardiologen die in dieser Arbeit aufgezeigten Variationen der intrakoronaren Indizes in Bezug auf die anatomische Lokalisation der Stenose bei ihrer klinischen Entscheidung mitbedenken, insbesondere bei Messwerten nahe des Grenzwertes für Signifikanz
Systematic changes in circumpolar dust transport to the Subantarctic Pacific Ocean over the last two glacial cycles
Get PDFStudium ohne Abitur – Bildungsentscheidungen und biografische Übergänge = Studying without a high school diploma: educational decisions and biographical transitions
No full textDer Beitrag diskutiert zwei Biografien nicht-traditionell Studierender, die den Hochschulzugang über das Ablegen einer Zulassungsprüfung erhalten haben. Zur Rekonstruktion der Motivstrukturen und der weiterführenden biografischen Verläufe nach dem Studium wurden narrative Interviews mit der Objektiven Hermeneutik ausgewertet. Beide Fälle stehen für ausgeprägte Erfolgsgeschichten, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich der Motive, Werthaltungen, Strategien und Zielvorstellungen, die auch durch Familie und Milieu geprägt sind. Abschließend erfolgt ein Fallvergleich, der auf die hohe Bedeutsamkeit von Bildungsoptionen für diese Personengruppe hinweist
"Erzähl doch mal…" – Förderung der Erzählfähigkeiten im inklusiven pädagogischen Alltag.
No full textErzählen ist in verschiedenen Sprachen
und Kulturen ein selbstverständlicher Teil zwischenmenschlicher Kommunikation (Becker 2017). Es dient der Selbstdarstellung,der Identitätsbildung und der emotionalen Entlastung (Drick
2016; Ohlhus 2020). Im vorliegenden Beitrag wird der Begriff des Erzählens zunächst theoretisch eingeordnet und definiert. Im Anschluss daran werden Phasenmodelle der Entwicklung von Erzählfähigkeiten skizziert und Voraussetzungen und Bedingungen ihres erfolgreichen Erwerbs thematisiert. In Abhängigkeit von den im Kind und in der Umwelt liegenden Ressourcen, sowie potenzieller
Risikofaktoren ergibt sich eine höchst heterogene Ausgangslage hinsichtlich der Ausprägungen der individuellen Erzählfähigkeiten. Diese können in inklusiven Settings durch eine erzählförderliche Raumgestaltung sowie verschiedene interaktive und digitale Formen der Erzählförderung positiv beeinflusst werden
Records of Disaster: Media Infrastructures and Climate Change
Get PDFRecords of Disasters: Media Infrastructures and Climate Change explores how environmental disasters manifest and inscribe themselves in infrastructures. By turning to infrastructures, their logic and functioning, collapse and malfunction, the volume reveals their potential as fragile material witnesses to and of disasters. As climate change is unequally distributed across continuous dynamics and events, time scales and spatial registers, infrastructures can be understood as proxies or seismographs mediating different spatio-temporal layers that make these dynamics tangible. Disaster is made operational by negotiating what is defined as such, and under which geopolitical conditions. What connects melting glaciers and the knowledge from ice cores to the mapping of the ocean floor and the extraction of resources in the deep-sea? How can infrastructures be thought in time and “critical proximity”, and how do they bear witness to colonial pasts and presents? The volume proposes an analytical perspective on infrastructures as multi-layered witnesses to climate change, bringing together scientific and artistic approaches, students and scholars from different disciplines
Anaeropeptidivorans aminofermentans gen. nov., sp. nov., a mesophilic proteolytic salt-tolerant bacterium isolated from a laboratory-scale biogas fermenter, and emended description of Clostridium colinum
No full textVornamen beeinflussen Verhaltensurteile: eine experimentelle Studie zu Beurteilungsfehlern in der Einschätzung des Sozialverhaltens
No full textVornamen wecken Assoziationen, die die Wahrnehmung und Beurteilung einer Person beeinflussen können (z.B. Tobisch & Dresel, 2017). Das Ziel der Studie ist die Analyse des Einflusses von Vornamensstereotypen bzgl. des sozioökonomischen Status auf die Verhaltensbeurteilung durch Lehrkräfte. Die Studie folgt einem 2x2-Design. Die Ergebnisse einer multivariaten Varianzanalyse zeigen den signifikanten Einfluss von Vornamensstereotypen zu Gunsten solcher Namen, mit denen ein hoher sozioökonomischer Status assoziiert wird. Auf dieser Grundlage wird die Relevanz diagnostischer Kompetenzen von Lehrkräften diskutiert